CN103531402B - 薄型抗压过温保护元件结构 - Google Patents
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Abstract
一种薄型抗压过温保护元件结构，包括绝缘槽体和金属区域，其动作温度为70到120℃，其中：所述绝缘槽体的上下表面均为对称结构，均有四周凸起，中间形成低洼区，在所述的低洼区设有不连续的二个金属区域，由一低熔点合金将上表面的两个金属区域连接；所述的低熔点合金上涂覆助熔剂；所述的金属区域上有镀锡层，上下表面的金属区域通过所述绝缘槽体的通孔导通；所述镀锡层和涂覆助熔剂低熔点合金的总厚度不大于绝缘槽体的低洼区的深度；所述绝缘槽体的上表面覆盖有绝缘层，将所述镀锡层、涂覆助熔剂的低熔点合金覆盖于所述绝缘槽体上构成熔断器，该熔断器的厚度小于0.7mm。超薄且抗压能力强。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品用过温保护薄型元件结构，尤其是应用于可多次充放电的锂离子电池的薄型抗压过温保护元件结构。
背景技术
近几年来，通讯业日趋发达，尤其是在无线电通讯方面，手机的市场己普及到几乎是人手一机。手机的普及直接带动了手机零部件尤其是手机电池市场规模的扩大。
但在市场高速发展过程中频频发生的质量问题，如全球各地手机电池爆炸伤人、诺基亚全球召回４６００万块松下制造的电池等等，使手机电池安全成为焦点。此外，随着3G（第三代通信）技术的发展使得手机向多功能化方向发展，多功能化要求手机电池容量进一步增大，容量从以往的200mAh激增到目前最大3600mAh（型号DB736），如此高容量电池的爆炸威力可见一斑。
锂电池制造技术的不完善，是导致手机电池不安全的重要因素。日本东京理工大学的教授Wakihara就指出，大部分笔记本和手机所使用的锂离子电池的底层技术都存在潜在危险。
薄型温度保险丝作为手机电池的主要过温保护元件正在迅速发展，纵观所有现有的薄型温度保险丝的产品及其专利，有以下两点通病：（1）薄型温度保险丝绝缘区域不耐外界压力，刚性很差；（2）大多数可恢复的温度保险丝尺寸大，结构复杂。
申请人有在先专利ZL200810205284.2，其中揭示了一种薄型温度熔断器，所述熔断器总厚度不大于1.0mm。申请人认为，在实际使用过程中，如果降低熔断器的厚度，则对工业生产和使用更会有利，但如何降低厚度确是本行业的的难题。
发明内容
本发明目的在于：提供一种薄型抗压过温保护元件结构，可用于绝缘区域耐受外界压力的且环保的过温保护元件，尤其是应用于可多次充放电的锂离子电池的过温保护元件。
为达上述目的，本发明提供下述技术方案：一种薄型抗压过温保护元件结构，包括绝缘槽体和金属区域，其动作温度设定为70到120℃，其中：
所述绝缘槽体的上下表面均为对称结构，均有四周凸起，中间形成低洼区，在所述的低洼区设有不连续的二个金属区域，由一低熔点合金将上表面的两个金属区域连接；
所述的低熔点合金上涂覆助熔剂；
所述的金属区域上有镀锡层，上下表面的金属区域通过所述绝缘槽体的通孔导通；
所述镀锡层和涂覆助熔剂低熔点合金的总厚度不大于绝缘槽体的低洼区的深度；
所述绝缘槽体的上表面覆盖有绝缘层，将所述镀锡层、涂覆助熔剂的低熔点合金覆盖于所述绝缘槽体上构成熔断器，该熔断器的厚度小于0.7mm。
本发明的工作原理是：在其没有发生动作时，低熔点合金将两侧金属区域连接，使得电流可以通过，而当环境温度超过规定值或负载电流超过规定大小或时间时，低熔点合金发生熔融，分别融化在两块金属区域上，电流因此被隔断，达到保护效果。
在上述方案基础上，所述绝缘槽体的上表面的低洼区呈工字型，绝缘槽体的下表面开设不连续的二个低洼区。
在上述方案基础上，所述绝缘槽体的材料为：聚苯硫醚（PPS）、聚醚酰亚胺（PEI）、液晶高分子聚合物（LCP）、聚己二酰丁二胺（PA46）、耐热性聚酰胺（PA）、聚苯醚（PPO）、聚邻苯二甲酰胺（PPA）、聚砜（PSU）、普通双酚A型聚砜（PSF）、聚对萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚芳醚（PES）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）中的一种或几种的组合。
本发明元件中，绝缘槽体的四周凸起可以起到抗压作用，对整个元件的抗压作出贡献。
为更好地达到过温保护元件的目的，所述低熔点合金上还可以涂覆助熔剂，以助低熔点合金的迅速熔融。
所述绝缘盖和绝缘槽体可以焊接或者粘接，将低熔点合金及助熔剂包裹在所述绝缘槽体内，使得低熔点合金及助熔剂处于一个密封固定的环境。
本发明的元件的动作温度可以设定，一般为70到120℃。
本发明的优越性在于：
超薄，可用于手机电池等要求薄型化的领域；
抗压能力强，由于绝缘槽体的特殊结构，低熔点合金及助熔剂不高于绝缘槽体外围四周凸起，当有压力作用于绝缘槽体或绝缘上盖时，绝缘槽体的四周均有支撑，不会作用在低熔点合金上，因而不会影响其熔断，达到抗压的效果。
附图说明
图1为本发明绝缘槽体俯视图；
图2为本发明绝缘槽体仰视图；
图3为本发明元件结构俯视图；
图4为本发明低熔点合金熔断后俯视图；
图5为本发明元件动作时局部剖面俯视图。
附图中标号说明：
1——绝缘槽体；
11、11’——上下表面四周凸起；
121、122、123——上表面低洼区、左右下表面低洼区；
131、132——左右通孔；
21、22、23、24——上左、上右、下左、下右金属区域；
31、32——左右镀锡层；
4——低熔点合金；
5——助熔剂；
6——绝缘盖。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明进一步进行说明。
实施例1
如图1本发明绝缘槽体俯视图、图2本发明绝缘槽体仰视图、图3本发明元件结构俯视图所示：
一种薄型抗压过温保护元件结构，包括绝缘槽体和金属区域，其动作温度设定为70到120℃，其中：
所述绝缘槽体1的上下表面均为对称结构，均有四周凸起，中间形成低洼区，在所述的低洼区设有不连续的二个金属区域，由一低熔点合金4将上表面的两个上左、上右金属区域21、22连接；
所述的低熔点合金4上涂覆助熔剂5；
所述的左右金属区域上有左右镀锡层31、32，上下表面的金属区域通过所述绝缘槽体1的左右通孔131、132导通；
所述左右镀锡层31、32和涂覆助熔剂5的低熔点合金4的总厚度不大于绝缘槽体1的低洼区的深度；
所述绝缘槽体1的上表面覆盖有绝缘盖6，将所述左右镀锡层31、32、涂覆助熔剂5的低熔点合金4覆盖于所述绝缘槽体1上构成熔断器，该熔断器的厚度小于0.7mm。
如图1和图2所示，其中绝缘槽体1上表面低洼区121呈工字型，绝缘槽体1下表面开设不连续的左右下表面低洼区122、123。
如图3所示，在绝缘槽体1为上部，两个金属区域21、22分别镀上锡层31、32后，不连续地固定于绝缘槽体1上部的低洼区121的两端，有一低熔点合金4将左右两个镀锡层31、32的金属区域21、22连接；在所述绝缘槽体1的下部，所述低洼区122、123对应上部所述两个金属区域21、22的位置（位置如图2所示），固定有同样的金属区域23、24；所述绝缘槽体1上表面的左右金属区域21、22通过所述绝缘槽体1的左右通孔131、132与所述绝缘槽体1下表面左右金属区域23、24导通；
本发明绝缘槽体1的上下表面四周凸起11、11’为最厚区，通过四周凸起此即可达到抗压目的。
为更好地达到过温保护元件的目的，所述低熔点合金4上还可以涂覆助熔剂5，以助低熔点合金1的迅速熔融。
如图5所示，为了更好的保护本发明中的内部元件，所述绝缘槽体1的上下表面还设置有绝缘盖6（下表面绝缘盖图中未示），将所述左右镀锡层31、32的上左上右金属区域23、24、涂覆助熔剂5的低熔点合金4覆盖于所述绝缘槽体1内。所述绝缘盖6和绝缘槽体1可以焊接或者粘接，将低熔点合金4及助熔剂5包裹在所述绝缘槽体1内，使得低熔点合金4及助熔剂5处于一个密封固定的环境。
本实施例中，所述绝缘槽体1和绝缘盖6选用LCP（液晶高分子聚合物），将绝缘槽体1、低熔点合金4、助熔剂5、绝缘盖6排列并焊接好，检验后成品（50pcs）如图5本发明元件动作时局部剖面俯视图所示。
如图4本发明低熔点合金熔断后俯视图、图5本发明元件动作时局部剖面俯视图所示，本发明的过温保护方式如下：
如图5，在其没有发生动作时，所述两个金属区域21、22在低熔点合金4的连接下，使得电流可以通过；
如图4，而当环境温度超过规定值或负载电流超过规定大小或时间时，所述低熔点合金4发生熔融，两端分别融化在上左上右金属区域21、22上，电流被隔断，起到保护作用。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，绝缘槽体1、绝缘盖6选用PEI（聚醚酰亚胺），将绝缘槽体1、低熔点合金4、助熔剂5、绝缘盖7依实施例1的方式排列并焊接好，检验后成品（50pcs）。
实施例3
本实施例与前述实施例的区别在于，绝缘槽体1、绝缘盖6选用PA（耐热性聚酰胺），将绝缘槽体1、低熔点合金4、助熔剂5、绝缘盖7依实施例1的方式排列并焊接好，检验后成品（50pcs）。
实施例4
本实施例与前述实施例的区别在于，绝缘槽体1、绝缘盖6选用PEN（聚对萘二甲酸乙二醇酯），将绝缘槽体1、低熔点合金4、助熔剂5、绝缘盖7依实施例1的方式排列并焊接好，检验后成品（50pcs）。
实施例5
本实施例与前述实施例的区别在于，绝缘槽体1、绝缘盖6选用PPA（聚邻苯二甲酰胺），将绝缘槽体1、低熔点合金4、助熔剂5、绝缘盖7依实施例1的方式排列并焊接好，检验后成品（50pcs）。
对比例
选用松下MP098系列的薄型温度保险丝。
表1
从表1中可以看出，实施例1、2、3、4均在外界压力下测试动作温度，实施例5在无压力测试动作温度，5个实施例的动作温度相差微小，说明有无外界压力对其保护功能没有什么影响，而传统的对比例中，其最大动作温度已经超出其正常熔断温度范围最大值98℃，说明对比例中的样品功能受外界压力影响很大，外界压力可以造成其非正常熔断，进一步说明该发明结构有显著的抗压效果。
Claims (3)
1.一种薄型抗压过温保护元件结构，包括绝缘槽体和金属区域，其动作温度为70到120℃，其特征在于：
所述绝缘槽体的上下表面均为对称结构，均有四周凸起，中间形成低洼区，在所述的低洼区设有不连续的二个金属区域，由一低熔点合金将上表面的两个金属区域连接；
所述的低熔点合金上涂覆助熔剂；
所述的金属区域上有镀锡层，上下表面的金属区域通过所述绝缘槽体的通孔导通；
所述镀锡层和涂覆助熔剂低熔点合金的总厚度不大于绝缘槽体的低洼区的深度；
所述绝缘槽体的上表面覆盖有绝缘层，将所述镀锡层、涂覆助熔剂的低熔点合金覆盖于所述绝缘槽体上构成熔断器，该熔断器的厚度小于0.7mm。
2.根据权利要求1所述的薄型抗压过温保护元件结构，其特征在于：所述绝缘槽体的上表面的低洼区呈工字型，绝缘槽体的下表面开设不连续的二个低洼区。
3.根据权利要求1或2所述的薄型抗压过温保护元件结构，其特征在于：所述绝缘槽体的材料为：聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、液晶高分子聚合物、聚己二酰丁二胺、耐热性聚酰胺、聚苯醚、聚邻苯二甲酰胺、聚砜、普通双酚A型聚砜、聚对萘二甲酸乙二醇酯、聚芳醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种的组合。
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